Sáng chế vật liệu mới mạnh như kim loại nhưng nhẹ tựa bọt biển

Vật liệu là chất hoặc hợp chất được con người dùng để làm ra những sản phẩm khác.Vật liệu có thể là vật chất tồn tại trong tự nhiên hoặc tạo thành từ quá trình tinh chế, tổng hợp. Chúng là nguồn nguyên liệu, giữ vai trò quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm nói chung.

Về phương diện lịch sử, nền văn minh nhân loại đã từng được đặt tên theo sự phát hiện, phát triển của vật liệu sử dụng theo các thời kỳ như: thời kỳ đồ đá, đồ đồng, đồ sắt và thời kỳ của những vật liệu mới, vật liệu tiên tiến. Thế kỷ 21, vật liệu mới với tính năng cao và đa năng trở thành trọng tâm nghiên cứu khoa học, là thước đo tiến bộ khoa học kỹ thuật và cuộc đua tranh quyết liệt của các hãng sản xuất, các quốc gia.

Những điểm nóng trong vật liệu hiện nay là: vật liệu nano (để chế tạo những vật cực nhỏ), vật liệu siêu dẫn (cho phép dòng điện cường độ cực lớn chạy qua vì gần như không có điện trở), vật liệu sinh học, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện. Phát triển vật liệu xây dựng mới không chỉ làm cho chúng có cường độ lớn hơn hoặc nhẹ hơn mà còn làm cho chúng thân thiện hơn với môi trường

Các nhà khoa học thuộc Đại học Johns Hopkins, Hoa Kỳ đã sáng chế vật liệu mới làm từ chất đàn hồi tinh thể lỏng có thể hấp thụ năng lượng từ các tác động một cách hiệu quả.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins đã phát triển một loại vật liệu hấp thụ va chạm mới siêu nhẹ, nhưng vẫn cung cấp khả năng bảo vệ như kim loại. Chúng có thể dùng làm vật liệu để sản xuất mũ bảo hiểm, áo giáp và các bộ phận cho xe cộ, máy bay do ưu điểm nhẹ hơn, mạnh hơn và quan trọng là có thể tái sử dụng.

Nhóm đã tạo ra vật liệu bao gồm các dầm nghiêng của LCE, được kẹp giữa các cấu trúc hỗ trợ cứng. Đơn vị cơ bản này được lặp lại trên vật liệu trong nhiều lớp, do đó chúng có thể uốn cong khi va chạm ở các tốc độ khác nhau, giúp tiêu tán năng lượng một cách hiệu quả.

Trong một loạt các thí nghiệm, nhóm đã kiểm tra xem vật liệu có thể chịu được tác động như thế nào. Các vật liệu này đã bị va chạm bởi các vật thể nặng từ 4 đến 15 lb (1,8 kg và 6,8 kg) ở tốc độ lên tới 22 dặm/giờ (35,4 km/h) và nhận thấy năng lương tác động đã bị triệt tiêu.

Điều hiển nhiên là vật liệu sẽ hoạt động tốt hơn khi kết hợp với nhiều lớp tế bào hơn. Ví dụ, một cấu trúc có bốn lớp có mật độ hấp thụ năng lượng gần như gấp đôi so với cấu trúc một lớp.

Mặc dù các vật liệu cho đến nay chỉ được thử nghiệm với tác động lên đến 22 dặm/giờ, nhóm nghiên cứu nói rằng chúng cũng có thể hấp thụ các tác động ở tốc độ cao hơn.

Vật liệu đàn hồi tinh thể lỏng với nhiều hình dạng khác nhau